陶瓷过滤机在铜冶炼渣选脱水的应用及改进

龙志平

（青海铜业有限责任公司，青海 西宁 810000）

陶瓷过滤机在铜冶炼渣选脱水的应用及改进

龙志平

（青海铜业有限责任公司，青海 西宁 810000）

介绍了国产陶瓷过滤机工作的基本原理、在铜冶炼渣选脱水使用情况以及在应用中存在的问题，并提出了相应的改进措施，经改进、完善后，实现了陶瓷过滤机可靠运行、高效脱水、节能降耗的目的。

铜冶炼；铜炉渣；陶瓷过滤机；基本原理；陶瓷滤板；产能；应用；问题；改进措施

1 引言

陶瓷过滤机采用微孔陶瓷材料作为过滤介质，应用毛细效应原理，即水能通过陶瓷滤板而矿浆颗粒不能通过，实现无滤布固液分离。陶瓷过滤机在滤饼形成、滤饼干燥、自动卸饼、陶瓷滤板的清洗等过滤环节连续进行，过滤效率高，滤饼水分低，滤液清澈。与国内其他类型脱水设备如：箱式过滤机、带式压榨过滤机等过滤设备相比，陶瓷过滤机具有结构简单、运行效率高、作业过程无污染、节能效果好、维护简单、运行成本低等优点。因此，自1979年芬兰Valmet公司研制出陶瓷过滤机以来［1］，国内的研发、更新及应用迅速跟进，在选矿、冶金、化工、环保、造纸、石油、煤炭等行业得到广泛使用，并在推广过程中得到不断改进和完善。

2 陶瓷过滤机的基本结构及工作原理

2.1 基本结构

陶瓷过滤机基本结构由滚筒系统、搅拌系统、给矿系统、真空系统、滤液排放系统、刮料系统、反冲洗系统、联合清洗系统、全自动控制系统、槽体、机架等部分组成。其中，滚筒系统是陶瓷过滤机的核心部件，由主轴、滚筒体组成。主轴一端连接电机，驱动滚筒体旋转，另一端与分配头相配合。分配头由动片、静片组成［2］。动片固定在主轴端，其上有12个圆孔，随主轴转动。静片安装在分配头座上，连接真空管路和反冲洗管路。静片上面有上下2 个长圆弧形槽孔及一侧有个单独的圆孔。上部圆弧形槽为干燥区槽孔，下部圆弧形槽为吸矿区槽孔，单独的圆孔为反冲洗孔。滚筒体上焊接环板，安装陶瓷滤板，每块环板安装12片陶瓷滤板，筒体上环板在同一轴线方向上安装的陶瓷滤板连接于同一根管道上，共12根管道与分配头动片相通。

2.2 工作原理

陶瓷过滤机的工作原理是在压强差的作用下，固体悬浮液通过陶瓷过滤介质时，颗粒被截留在介质表面形成滤饼，而液体则通过陶瓷过滤介质流出，达到固液分离目的［4-5］。陶瓷过滤机在PLC控制下运行，通过压力传感器、液位探测器、自动阀等控制进料、滤液排放、真空度控制、反冲洗等过程。陶瓷过滤机运行时，由于滚筒旋转，陶瓷过滤机完成滤饼形成（吸矿区）、滤饼干燥（干燥区）、滤饼刮除（卸料区）、陶瓷滤板清洗（反冲洗区）四个过程，实现连续过滤作业（见图1）。

图1 陶瓷过滤机工作原理图

3 陶瓷过滤机在铜冶炼渣选应用

铜冶炼产生的炉渣中由于含有一定量的金属铜颗粒，通过渣选加以回收，渣选后尾矿销往水泥行业。既回收了铜，少量的金、银等有价金属，又解决冶炼过程中产生的大量炉渣堆存的环保问题，创造了可观的经济和社会效益［3］。

铜冶炼炉渣经浮选回收有价金属后，产生大量的精、尾矿矿浆需要脱水，实现固液分离；因此，精、尾矿矿浆固液分离设备必须具备产能大、效率高、水分低等特点。而陶瓷过滤机具有结构简单、运行效率高、作业过程无污染、节能效果好、维护简单、运行成本低等优点，故成为渣选精、尾矿脱水的首选设备。渣选精、尾矿脱水工艺控制参数如表1。

表1 选精、尾矿脱水工艺控制参数

陶瓷过滤机在投入运行初期存在不少问题，严重时造成生产中断，通过在生产实践的不断完善和改进，现今，陶瓷过滤机运行良好，优势得以充分发挥。

4 陶瓷过滤机应用中存在的问题及改进

4.1 滤液泵排液不及时

陶瓷过滤机滤液采用泵抽吸滤液桶内滤液排水式，即滤液泵排液。在实际使用过程中矿浆浓度控制在55%～65%，当过滤机长时间在浓度低位时运行，滤液量增加较大，滤液泵流量设计显得偏小，不能及时排除滤液桶内滤液，影响陶瓷过滤机真空度。

改进措施：在滤液筒增设自动控制阀、液位计，设定液位高低限，利用落差，通过PLC控制，由液位计控制滤液桶内滤液排放。当液位达到高限时，自动阀开启，滤液在重力作用下排至低位滤液槽，滤液低位时关闭自动阀，取消了滤液泵。

综上所述，可以看到深化设计在FUJAIRAN BUSINESS CENTRE PROJECT工程施工过程中起到了至关重要的作用，其与各施工要素之间有着紧密的联系。笔者作为该项目的项目经理，通过对本项目深化设计的总结分析，不仅为公司后续海外幕墙工程提供了一定的参考价值，也为其他企业在的海外幕墙工程施工中提供了管理思路。

4.2 搅拌压耙

由于铜炉渣比重大，沉降速度快，易沉降、堆积在陶瓷过滤机料槽底部或边角处，引起陶瓷过滤机搅拌变形、断裂或压耙，影响生产连续性。

改进措施：陶瓷过滤机搅拌耙增加搅拌叶片，驱动搅拌耙的电机功率选大一档，以加大搅拌力度，使矿浆不易沉降，减少边角积矿，改进后搅拌耙变形、断裂、压耙现象再未出现。

4.3 卸料刮刀不耐磨

由于经刮刀刮下的炉渣颗粒大，硬度高，普通刮刀大概只使用一个多月就出现磨损，影响正常卸料。

改进措施：卸料刮刀用ZrO2增韧Al2O3制造，该种高性能陶瓷不仅有较高的强度、硬度，而且由于加入了ZrO2，陶瓷的韧性提高，使用寿命可达2年以上。

4.4 陶瓷滤板微孔堵塞

改进措施：采用每班（8h）停陶瓷过滤机1h，使用超声振动和反冲洗水内添加一定浓度的硝酸进行陶瓷板再生处理。陶瓷滤板上的吸附微细颗粒得到很好的清除，陶瓷滤板微孔得到疏通，恢复陶瓷过滤板性能，保证了滤饼水分。

4.5 超声振盒损坏不便更换

厂家设计时将陶瓷过滤机超声振盒安装在料浆槽侧壁，淹没在矿浆内，当运行过程中发现某些超声振盒损坏时，只能停机后将槽内矿浆排空才能更换，且作业空间受限，更换非常不便，检修时间长，对生产造成影响。

改进措施：将所有超声振盒安装在横梁上，横梁两端为梯形螺母，梯形螺母套于丝杆上，丝杆通过电机驱动带动超声振盒升降。通过PLC控制，需要清洗时，将超声振盒降入槽内，清洗结束则提升至槽外。改造后超声振盒损坏率降低，检修更换方便且不影响生产。

4.6 传动部件故障率高

陶瓷过滤机传动部件需要润滑点较多，依靠人工补加润滑油脂，容易造成加油不及时或遗漏加油点，在润滑不足的情况下运行，造成运动部件磨损。

改进措施：增加自动润滑系统，并由PLC控制，可以定时、定量地补加润滑油，避免了人工加油存在的问题，陶瓷过滤机传动部件故障率大幅降低。

5 结束语

（1）铜冶炼炉渣脱水过滤工艺应用的陶瓷膜过滤机克服了真空圆盘布袋过滤机、压滤机等设备所存在的弱点，其设备性能、处理效果、占地面积、运行成本、投资规模等方面均优于国内外同类过滤装置，具有较高的推广价值［6］。

（2）陶瓷过滤机在铜冶炼工艺上的成功应用，由于其滤液清澈，能够达到矿山回用水标准，较好地解决了大型铜冶炼项目生产用水循环利用难题，解决了大量废水的二次环境污染，兼顾了环保治理与可持续发展. 促进了我国的冶金环保事业的发展。

（3）通过对陶瓷过滤机在运行过程中存在问题的不断改进，降低了故障率，提升了陶瓷过滤机自动化程度，具有较好的推广应用前景。

［1］吴伯明, 钱均新. 陶瓷过滤机的研发现状及发展思路[J]. 现代矿业, 2010(2):126-128.

［2］路红娟. 陶瓷过滤机分配头结构的改进[D]. 上海:中国科学院上海冶金研究所, 2000.

［3］韩伟. 铜冶炼转炉渣选矿工艺研究及设计[J]. 铜业工程, 2013(1):25-27.

［4］李建, 朱有剑. 基于ARM控制的陶瓷过滤机系统[J]. 矿冶, 2009(2):76-78.

［5］朱江, 朱延宾. 脱水型陶瓷过滤机的常见故障与解决办法[J]. 黄金, 2016(3):51-53.

［6］谢杰, 马松勃. 陶瓷过滤机应用于炉渣选矿尾矿脱水的实践与探索[J]. 有色矿冶, 2014(1):25-27.

Application and Improvement of Ceramic Filter in Dewatering of Copper Smelting Slag

LONG Zhi-ping
（Qinghai Copper Co., Ltd., Xining 810000, Qinghai, China）

This paper introduces the basic principle of domestic ceramic filter work in copper smelting slag flotation dehydration and the existing problems in application, and puts forward the corresponding improvement measures.After improvement and perfection, it achieves efficient, reliable and energy saving operation of the ceramic filter dehydration.

copper smelting slag；copper；ceramic filter；basic principle；ceramic filter plate；production；application；problems；improvement measures

TF351.3

B

1009-3842（2016）06-0042-03

2016-08-11

龙志平（1971-），男，湖南冷水江市人，学士，工程师，主要从事设备及生产管理工作。E-mail:710135546@qq.com